近年来,随着高速公路路网覆盖率的提高,公路运输业得到了极大的发展。半挂汽车列车因其载货量大、运输经济性好等优点,已成为公路货运主力军。但半挂汽车列车自重与体积大、挂车质心位置高、并且牵引车与挂车间还存在力和运动的相互干涉,这些因素使得半挂汽车列车不仅操纵复杂,而且高速行驶时易于发生“摆振”、“甩尾”、“侧翻”等不稳定现象,继而引发重大交通安全事故。鉴于此,本文以六轴半挂汽车列车为研究对象,重点从车辆建模、侧翻预警和防侧翻控制三个方面开展了相关研究,主要研究内容和取得的结论如下:（1）六轴半挂汽车列车“横摆-侧倾”动力学模型研究。首先,考虑牵引车质心侧偏运动、牵引车和挂车的横摆运动与侧倾运动,建立了半挂汽车列车的五自由度“横摆-侧倾”动力学模型;然后,在单移线和双移线工况下,基于Trucksim中的车辆模型动力响应输出验证了五自由度动力学模型的精确性;最后,为实时获取相关状态参数,提出了半挂汽车列车的状态估计方法,并验证了在给定工况下所提状态估计方法的有效性。（2）半挂汽车列车侧翻预警研究。首先,对传统侧翻指标进行了分析,基于半挂汽车列车五自由度动力学模型推导了横向载荷转移率（LTR）的表达,得到半挂汽车列车动态侧翻指标,并通过对不同工况下半挂汽车列车侧翻情况的分析,确定了牵引车和半挂车的侧翻阈值;然后,基于五自由度车辆动力学模型构建了TTR（Time To Rollover）侧翻预警算法,实时更新半挂汽车列车状态,计算侧翻预警时间;最后,在单移线和双移线工况下开展了侧翻预警性能的仿真研究。研究表明,基于动态侧翻指标的侧翻预警算法可以有效实现在侧翻前对驾驶员的提前警示。（3）基于线性二次型调节器（LQR）的半挂汽车列车差动制动控制研究。为对半挂汽车列车实现有效防侧翻控制,首先提出了半挂汽车列车的差动制动控制策略,并以消除牵引车、挂车的质心侧偏角和横摆角速度与理想值间的偏差为目标,设计了LQR控制器控制车辆实际状态跟踪理想状态,得到牵引车和半挂车的最优横摆力矩,并将其以制动力矩的形式分配到目标车轮上;然后,基于遗传算法对LQR控制器的权重系数进行了优化;最后,在单移线和双移线工况下开展了仿真研究,验证了所提出的差动制动控制策略的可行性和所设计的LQR控制器的有效性。（4）基于模型预测控制（MPC）的半挂汽车列车差动制动控制研究。考虑半挂汽车列车高速非线性影响,线性简化模型在实际行驶过程中会进入非线性区域,而MPC控制器实时性好,鲁棒性强,能够减小模型精度低的不良影响和不确定环境带来的干扰,为此,此部分基于差动制动控制策略设计了一种模型预测控制器,其通过五自由度动力学模型的状态期望值校正并控制车辆的稳定性,得到附加横摆力矩。仿真表明,所提出的模型预测控制器可以有效防止车辆出现不稳定状况。